人类活动对化石燃料的过度依赖造成了严重的全球问题，如温室效应和能源短缺。其中主要的温室气体之一，二氧化碳（CO₂RR），实际上是一种经济、安全和可持续的碳氧资源化合物。明智地将二氧化碳转化为高附加值燃料或其他化学品，不仅可以缓解全球变暖和生态平衡紊乱等困境，还可以为社会提供一些绿色和可再生燃料，如甲烷、乙醇等。电催化二氧化碳还原反应（eCO₂RR）由于其反应条件温和、产物可调和可以利用可再生能源等引起广泛的研究兴趣。

近年来，eCO₂RR合成的多碳（C₂₊）产物因其高能量密度和广泛的实际应用而越来越受到人们的关注。不幸的是，eCO₂RR对实现单一C₂₊产品的选择性、稳定性和能效仍然很低，无法满足工业生产的标准。串联二氧化碳电催化在促进C₂₊产物的形成方面具有良好的潜力，通过富集中间体可以有效地降低C-C偶联能垒。然而，仅仅关注串联电催化剂的设计并不足以大规模生产长链碳氢化合物。本文综述了近年来串联二氧化碳电催化剂精细设计的综合分析，梳理了串联反应器的最新研究进展，并讨论了二氧化碳串联电解技术目前存在的问题、潜在的解决方案和未来的发展方向。

图1：二氧化碳串联电催化的催化剂设计和反应器设计示意图

尽管串联eCO₂RR已经得到了广泛的研究，但由于对催化剂设计和串联反应器与其催化性能之间关系的了解有限，严重阻碍了其发展。本综述总结了近年来优秀的串联催化剂开发策略，包括有调节铜基催化剂的金属组成、氧化态、表面功能化或无铜复合材料（图1）。对于串联反应器，eCO₂RR主要与电化学反应器、热化学反应器和生物反应器等相结合。虽然在过去的三十年里，科学界已经抓住了一些关于eCO₂RR串联催化的关键基础理论、科学和技术，但eCO₂RR在工业生产中的实际应用还有很长的路要走。

该成果以“Engineering tandem catalysts and reactors for promoting electrocatalytic CO₂ reduction reaction toward multi‑carbon products”为题发表在⟪Sustainable Materials and Technologies⟫期刊（IF=9.6）上。温州大学为第一通讯单位，我院2021级硕士生朱绍均为第一作者，我院吕晶晶教授、王正军博士、王舜教授为共同通讯作者。

【原文链接】：//doi.org/10.1016/j.susmat.2023.e00820